Воскресенье, 5 мая

Группа диффузионного формирования новых неорганических материалов

Руководитель в.н.с., д.х.н. С.И. Свиридов sviridov@isc.nw.ru, 325-28-96 .

Изучение диффузионных процессов, позволяет решить ряд практических задач: ионообменное упрочнение и окрашивание стекол, при формировании оптических сред с закономерных распределением показателя преломления; формирование стеклокерамических покрытий для защиты металлов от воздействия агрессивных сред; утилизация радиоактивных отходов, путем их стеклования; так же проводятся исследования связанные с созданием биоактивных композиционных материалов на основе биологически активных металлатранов и пористых стекол в качестве базовых матриц.

Состав группы

Тюрнина Наталья Геральдовна, с.н.с., к.х.н.
Тюрнина Зоя Геральдовна, с.н.с., к.х.н.
Свиридов Сергей Иванович, в.н.с., д.х.н.
Соколов Иван Аристидович, в.н.с., д.х.н.
Лопатин Сергей Игоревич, и.о. в.н.с., д.х.н.
Шугуров Сергей Михайлович, и.о. с.н.с., д.х.н.
Марков Виктор Андреевич, н.с., к.х.н.
Семенча Александр Вячеславович, с.н.с., к.х.н.
Толмачева Нелли Николаевна, ст. лаборант

Формирование боридных и силицидных фаз на образцах железа и титана в расплавах Na2B4O7 и Na2SiO2 с добавками неорганических восстановителей

Установлено, что при борировании формируется одна либо две фазы, в зависимости от восстановителя — FeB и Fe2B (на железе), и TiB2 и TiB (на титане). Для всех полученных образцов, вне зависимости от времени термической обработки и типа используемого восстановителя, Нv для FeB составляет 1500±60, для Fe2B — 1280±60, для Fe — 90±10 кгс/мм2, микротвердость диффузионных слоев на титане может изменяться в интервале от 350 до 1200 кг/мм2. Показано, что при силицировании титана образуется фаза Ti5Si3.

С.н.с., к.х.н. Тюрнина Н.Г и с.н.с., к.х.н. Тюрнина З.Г. за работой.

Ионообменное формирование неорганических мембран с канальной структурой.

Проведена ионообменная обработка пластин стекла 15K2O-15BaO-70SiO2 (мол.%) в расплаве NaNO3 в интервале температур 350-500 °С при изотермической выдержке в течение 2−192 часов. Определена степень обмена и концентрационное распределение щелочных катионов, рассчитана концентрационная и температурная зависимость коэффициентов взаимной диффузии. Установлено, что при температуре обработки ниже 500 °С в стекле формируется структура с размерами пор в диапазоне 10-1000 нм. Пористость образцов, полученных при разных режимах ионообменной обработки, изменяется от 0.025 до 0.070 см3/г.

В.н.с., д.х.н. С.И. Свиридов за работой.

Электродиффузия одновалентных катионов в натриевосиликатном стекле

Изучена кинетика взаимодействия стекла 20Na2O∙80SiO2 (мол.%) с расплавами нитратов серебра, калия, рубидия и цезия в отсутствии и при наложении постоянного электрического поля. Определены коэффициенты взаимной диффузии, значения электрической подвижности одновалентных катионов, параметры температурной зависимости. Установлено, что в отличие от коэффициентов диффузии электрическая подвижность не зависит от размера и химической природы катиона и определяется подвижностью ионов входящих в состав исходного стекла. Модели, основанные на уравнение Нернста – Эйнштейна, не пригодны для описания кинетики формирования диффузионной зоны при электродиффузии, приводящей к существенному изменению химического состава.

СПИСОК ПАТЕНТОВ

  1. Патент на изобретение №2540751 Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г. Способ получения пористого стекла // Заявка № 2013142472 от 17.09.2013 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 22.12.2014 г.
  2. Патент на изобретение № 2720259 Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г. Способ получения пористого стекла с магнитными свойствами // Заявка № 2019123676 от 22.07.19 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 28.04.2020 г.
  3. Патент на изобретение № 2721609 Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г., Тумаркин А.В. Способ получения мультиферроиков методом пропитки на основе ферромагнитной стекломатрицы // Заявка № 2019133723 от 22.10.19 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 21.05.2020 г.
  4. Патент на изобретение № 2747496 Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г., Синельщикова О.Ю., Тумаркин А.В. Способ получения мультиферроиков на основе ферромагнитной стекломатрицы. // Заявка № 2019133748 от 22.10.19 г. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 05.05.2021 г.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

  1. Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г. Миграционные процессы в стеклообразующих расплавах системы Na2O-BaO-Ga2O3-SiO2. // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. № 1. С. 160-163. (S. I. Sviridov, Z. G. Tyurnina, N. G. Tyurnina. Migration processes in the glass forming melts of the Na2O–BaO–Ga2O3–SiO2 system. // Article in Glass Physics and Chemistry V.42. N 1. P. 113-115. January 2016. Impact Factor: 0.49 DOI: 10.1134/S1087659616010181)
  2. Кузнецова Ю.В., Путырский Д.С., Ремпель С. В, Тюрнина Н.Г, Тюрнина З.Г., Ремпель А.А. Формирование наночастиц сульфида кадмия CdS в матрице силикатного стекла и исследование их оптических свойств. // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42, № 3. С. 351-359. (Yu. V. Kuznetsova, D. S. Putyrskii, S. V. Rempel, N. G. Tyurnina, Z. G. Tyurnina, A. A. Rempel. Formation of CdS nanoparticles in the matrix of silicate glass and its optical properties. // Article in Glass Physics and Chemistry V. 42. N 3. P. 251-256. May 2016. Impact Factor: 0.49 DOI: 0.1134/S108765961603007X)
  3. Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г., Крючкова Л.Ю., Власенко Н.С. Ионообменное формирование стекол с пористой структурой. // Физ. хим. стекла. 2017. Т. 43. № 1. С. 41-49. (S.I. Sviridov, Z.G. Tyurnina, N.G. Tyurnina, L.Yu. Kryuchkova, N.S. Vlasenko. Ion-Exchange Formation of Alkali Silicate Glass with a Porous Structure // Glass Physics and Chemistry, 2017, Vol. 43, No. 1, pp. 28–33.)
  4. С.И. Свиридов, Н.Г. Тюрнина, З.Г. Тюрнина, Л.Н. Куриленко. Ионообменное взаимодействие стеклообразующих силикатных расплавов со смешанными расплавами хлоридов. // Физика и химия стекла. 2018 г. Т. 44, № 2, С. 108-116. (S.I. Sviridov, N.G. Tyurnina, Z.G. Tyurnina, L.N. Kurilenko. Ion-Exchange Interaction of Glass-Forming Silicate Melts with Mixed Chloride Melts. // Glass Physics and Chemistry, 2018, Vol. 44, No. 2, pp. 85–91. DOI: 10.1134/S1087659618020165)
  5. Свиридов С.И., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г. Взаимосвязь диффузионных и термодинамических характеристик в силикатных стеклах и стеклообразующих расплавах. // Физика и химия стекла. 2018 г. Т. 44, № 3, С.         267-270. (S.I. Sviridov, Z.G. Tyurnina, N.G. Tyurnina. Interrelation of Diffusion and Thermodynamic Characteristics in Silicate Glass and Glass-Forming Melts. // Glass Physics and Chemistry, 2018, Vol. 44, No. 3, pp. 207–210. DOI: 10.1134/S108765961803015X)
  6. Свиридов С. И., Тюрнина З. Г., Тюрнина Н. Г., Сиротов В.В. Параметры пористой структуры образующейся в результате ионообменной обработки калиево-бариевого силикатного стекла в расплаве нитрата натрия. // Физика и химия стекла. 2019 г. Т. 45, № 3, С. 1-3. DOI: 10.1134/S0132665119030132 (S.I. Sviridov, Z.G. Tyurnina, N.G. Tyurnina, V.V. Sirotov. Parameters of the Porous Structure Formed as a Result of the Ion-Exchange Treatment of Potassium-Barium Silicate Glass in a Sodium Nitrate Melt // Glass Physics and Chemistry. May 2019, Volume 45. Issue 3. pp 242–244. DOI: 10.1134/S1087659619030131)
  7. Д.Н. Белышева, О.Ю. Синельщикова, Н.Г. Тюрнина, З.Г. Тюрнина, С.И. Свиридов, А.В. Тумаркин, М.В. Злыгостов, В.Л. Уголков. Глицин-нитратный синтез твердых растворов метатитаната бария-стронция // Физика твердого тела, 2019, том 61, вып. 12. 2364-2368. (D.N. Belysheva, O.Yu. Sinel’shchikova, N.G. Tyurnina, Z.G. Tyurnina, S.I. Sviridov, A.V. Tumarkin, M.V. Zlygostov, and V.L. Ugolkov. Glycine–Nitrate Synthesis of Solid Solutions of Barium–Strontium Metatitanate // Physics of the Solid State. 2019. V. 61. N. 12. P. 2371–2375. DOI: 10.1134/S1063783419120047)
  8. Z. G. Tyurnina, N. G. Tyurnina, S.I. Sviridov, O.Yu. Sinelshchikova, A.V. Tumarkin, A.V. Drozdovsky and N. S. Vlasenko. Formation of New Glass-Ceramic Materials with Controllable Dielectric and Magnetic Properties // International Scientific Conference «New Materials and Technologies in Mechanical Engineering» (NMTME 2019), March 12 — 15, 2019, St. Petersburg, Russian Federation. // Key Engineering Materials Submitted: ISSN: 1662-9795, Vol. 822, pp 856-863. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.822.856
  9. Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г., Свиридов С.И., Власенко Н.С. Ионообменное формирование магнитных железосодержащих стекол с пористой структурой // Физика и химия стекла 2020, том 46, № 4, с. 392–403. (Tyurnina Z. G., Tyurnina N. G., Sviridov S. I., and Vlasenko N. S. Ion-Exchange Formation of Magnetic Iron-Containing Glass with a Porous Structure // Glass Physics and Chemistry, 2020, Vol. 46, No. 4, pp. 305–311. DOI: 1134/S1087659620040124)
  10. Тюрнина Н. Г., Тюрнина З. Г., Свиридов С. И., Столяр С. В. Физико-химические свойства стекол в разрезе SrO · B2O3–SrO · SiO2 // Физика и химия стекла 2020, том 46, № 3, с. 1–9. (Tyurnina N. G.,  Tyurnina Z. G., Sviridov S. I., and Stolyar S. V. Physicochemical Properties of Glass in SrO · B2O3–SrO · SiO2 Join // Glass Physics and Chemistry, 2019, Vol. 45, No. 6, pp. 485–490. doi.org/10.1134/S1087659619060245)
  11. Свиридов С.И., Тюрнина З. Г., Тюрнина Н. Г. Диффузия щелочных катионов в двухкомпонентных оксидных стеклах // Физика и химия стекла 2020, том 46, № 6, с. 553–559. (Sviridov S. I., Tyurnina Z. G., and Tyurnina N. G. Diffusion of Alkali Cations in Two-Component Oxide Glasses // Glass Physics and Chemistry, 2020, Vol. 46, No. 6, pp. 512–516) DOI: 31857/S0132665120060268
  12. Tumarkin A., Tyurnina N., Tyurnina Z., Mukhin N., Sinelshchikova O., A. Gagarin, Sviridov S., Drozdovsky A., Sapego E., Mylnikov I. Structures “barium-strontium titanate/porous glass” for microwave applications // Materials 2020, 13 (24), 5639; https://doi.org/10.3390/ma13245639
  13. Неволина Л.А., Королева О.Н., Тюрнина Н.Г., Тюрнина З.Г. Исследование щелочноземельных боросиликатных стекол методом спектроскопии комбинационного рассеяния // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. № 1. С. 29-36. DOI: 10.31857/S0132665121010091
  14. Andrey Tumarkin, Natalya Tyurnina, Nikolay Mukhin, Zoya Tyurnina, Olga Sinelshchikova, Alexander Gagarin, Eugeny Sapego, Yriy Kretser. Glass-ceramic ferroelectric composite material BaTiO3/KFeSi for microwave applications // Composite Structures, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114992
  15. Лопатин С.И., Шугуров С.М., Тюрнина З.Г., Тюрнина Н.Г. Парообразование Ti3O5, V2O3. Физика и химия стекла 2021, том 44, № 1, с. 1–6. (S.I. Lopatin, S.M. Shugurov, Z.G. Tyurnina, and N.G. Tyurnina. Ti3O5 and V2O3 Vaporization // Glass Physics and Chemistry. 2021. Vol. 47. No. 1, pp. 38–41) DOI: 10.1134/S1087659621010077
  16. Емельянова К.А., Шугуров С.М., Панин А.И., Лопатин С.И Термохимическое исследование газообразных солей кислородсодержащих кислот: XXIII.1 антимонаты свинца // Журнал общей химии. 2020. Т. 90. № 3. С. 331-337. (Emelyanova K.A., Shugurov S.M., Panin A.I., Lopatin S.I Thermochemical study of gaseous salts of oxygen-containing acids: XXIII. lead antimonates // Russian Journal of General Chemistry. 2020. Т. 90. № 3. С. 323-328.
  17. Лопатин С.И., Зверева И.А., Числова И.В. Парообразование и термодинамические свойства сложных оксидов GdFeO3 и GdCoO3 // Журнал общей химии. 2020. Т. 90. № 8. С. 1297-1303.
  18. Emelyanova K.A., Shugurov S.M., Panin A.I., Lopatin S.I., Panaeva M.A Thermodynamic properties of gaseous BaSnO2 and Ba2O2 studied by knudsen effusion mass spectrometry // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2020. Т. 34. № 8. С. e8716.
  19. Zhu Y.-P., El-Demellawi J.K., Lei Y., Liu Z., Alshareef H.N., Yin J., Mohammed O.F., Lopatin S., Miao X. Unprecedented surface plasmon modes in monoclinic MoO2 nanostructures // Advanced Materials. 2020. Т. 32. № 19. С. 1908392.
  20. Kurapova O.Y., Shugurov S.M., Vasil’eva E.A., Konakov V.G., Lopatin S.I. Vaporization features of CeO2 –ZrO2 solid solutions at high temperature // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Т. 776. С. 194-201.
  21. Духанин Г.П., Лопатин С.И. Термодинамические свойства расплавов системы NaNO3-KNO3 // Журнал общей химии. 2019. Т. 89. № 3. С. 447-451. (Dukhanin G.P., Lopatin S.I.) Thermodynamic properties of NaNO3 -KNO3 melts // Russian Journal of General Chemistry. 2019. Т. 89. № 3. С. 470-474.
  22. Лопатин С.И., Шугуров С.М. Неорганические ассоциаты в высокотемпературном паре // Журнал общей химии. 2019. Т. 89. № 6. С. 832-842. (Lopatin S.I., Shugurov S.M. Norganic associates in a high-temperature vapor // Russian Journal of General Chemistry. 2019. Т. 89. № 6. С. 1059-1068.)
  23. Lopatin S.I., Shugurov S.M., Panin A.I Thermodynamic properties of gaseous cerium phosphate studied by knudsen effusion mass spectrometry // Journal of mass spectrometry : JMS. 2019. Т. 54. № 6. С. 507-519.
  24. Wu H., Xu X., Lei Y., Ming F., Alshareef H.N., Almalki M., Mallick A., Shekhah O., Eddaoudi M., Roddatis V., Lopatin S. Mxene derived metal-organic frameworks // Journal of the American Chemical Society. 2019. Т. 141. № 51. С. 20037-20042.
  25. Shugurov S.M., Panin A.I., Lopatin S.I., Pulyalina A.Y. Thermochemical study of gaseous indium–arsenic sulfosalt // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2019. Т. 33. № 23. С. 1826-1833.
  26. Velusamy D.B., El-Demellawi J.K., El-Zohry A.M., Giugni A., Lopatin S., Hedhili M.N., Mansour A.E., Fabrizio E.D., Mohammed O.F., Alshareef H.N. Mxenes for plasmonic photodetection // Advanced Materials. 2019. Т. 31. С. 1807658.
  27. Lopatin S.I., Shugurov S.M., Fedorova A.V., Utina A.V., Panin A.I. Mass spectrometric study of thermodynamic properties of BaO-CeO2. The formation enthalpy of BaCeO3 (solid) // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Т. 693. С. 1028-1034.
  28. Emelyanova K.A., Shugurov S.M., Panin A.I., Lopatin S.I. Thermodynamic properties of the gaseous lead phosphates // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2016. Т. 101. С. 337-342.
  29. Емельянова К.А., Шугуров С.М., Панин А.И., Лопатин С.И Термохимическое исследование газообразных солей кислородсодержащих кислот XXII.* соли свинца // Журнал общей химии. 2016. Т. 86. № 10. С. 1591-1604. (Emelyanova K.A., Shugurov S.M., Panin A.I., Lopatin S.I.Thermochemical study of gaseous salts of oxygen-containing acids: XXII.1 lead salts // Russian Journal of General Chemistry. 2016. Т. 86. № 10. С. 2243-2255.)
  30. Лопатин С.И., Шугуров С.М., Панин А.И., Приходько И.В. Термохимическое исследование газообразных солей кислородсодержащих кислот. XXI. фосфат цинка // Журнал общей химии. 2016. Т. 86. № 4. С. 589-595. (Lopatin S.I., Shugurov S.M., Panin A.I., Prikhod’ko I.V. Thermochemical study of gaseous salts of oxygen-containing acids: xxi. zinc phosphate // Russian Journal of General Chemistry. 2016. Т. 86. № 4. С. 778-784.)
  31. Лопатин С.И., Шугуров С.М., Никольский А.Б. Газообразные комплексные сульфиды // Журнал общей химии. 2016. Т. 86. № 5. С. 854-856. (Lopatin S.I., Shugurov S.M., Nikolskii A.B. Gaseous complex sulfides // Russian Journal of General Chemistry. 2016. Т. 86. № 5. С. 1191-1192.)
  32. Lopatin S.I., Shugurov S.M., Panin A.I. Thermodynamics of gaseous barium cerate studied by knudsen effusion mass spectrometry Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2016. С. 2027-2032.
  33. Саламатов М.С., Соколов И.А., Петров А.В., Мурин И.В.Моделирование ионного транспорта и проявления полищелочного эффекта в стеклах и стеклообразующих расплавах ниобофосфатов лития и натрия // Физика и химия стекла. 2020. Т. 46. № 5. С. 482-489.
  34. Markov V., Sokolov I., Bozhko M., Kovalenko E. Ionic seebeck effect in alkali niobophosphate glasses // Key Engineering Materials. 2019. Т. 822. С. 818-823.
  35. Markov V., Sokolov I., Povolotskiy A. Structural features and the effect of two alkalis in chalcogenide and phosphate glasses // Key Engineering Materials. 2019. Т. 822. С. 824-833.
  36. Petrov A., Sokolov I., Markov V. Electronic structure and ionic transport in phosphate glass with pyrophosphate structural elements // Key Engineering Materials. 2019. Т. 822. С. 864-870.
  37. Markov V.A., Sokolov I.A., Kurushkin M.V., Povolotskiy A.V. Electrodiffusion of alkali ions in alkali niobophosphate glasses and glass-forming melts //International Journal of Applied Glass Science. 2019. Т. 10. № 1. С. 69-74.
  38. Kurushkin M.V., Markov V.A., Semencha A.V., Shakhmin A.L., Larionova T.V., Andreeva V.D., Mikhailov M.D., Tverjanovich A.S. Determination of AsSi-SbSi glasses short-range structure via raman spectroscopy, XPS and XRD //International Journal of Applied Glass Science. 2018. Т. 9. № 1. С. 85-89.
  39. Ольшин П.К., Поволоцкий А.В., Маньшина А.А., Марков В.А., Соколов И.А. Оптические свойства ниобиевофосфатных стекол, содержащих оксиды лития, натрия и калия // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43. № 4. С. 354-359. (Ol’shin P.K., Povolotskii A.V., Man’shina A.A., Markov V.A., Sokolov I.A. (Optic properties of niobium-phosphate glasses containing lithium, sodium, and potassium oxides // Glass Physics and Chemistry. 2017. Т. 43. № 4. С. 294-297.)
  40. Markov V.A., Semencha A.V., Kurushkin M.V., Kurushkin D.V., Klinkov V.A., Petukhov A.A. Adhesive As-S-Se-I immersion lenses for enhancing radiation characteristics of mid-ir leds operating in wide temperature range // Infrared Physics & Technology. 2016. Т. 78. С. 167-172.
  41. Markov, V.A., Kurushkin, M.V., Sokolov, I.A. Thermodiffusion of alkali ions in alkali niobophosphate glasses // International Journal of Applied Glass Science, 12 (2), pp. 222-232. (2021). DOI: 10.1111/ijag.15858